基于碘图的光谱CT多模态参数成像在甲状腺乳头状癌中的诊断价值

摘要：目的" 评估光谱CT定量增强成像在甲状腺乳头状癌（PTC）中的诊断价值。方法" 回顾性分析2019年5月～2023年1月在中国人民解放军总医院海南医院行颈部光谱CT增强的59例患者能谱基数据，采用Multiphase软件生成动脉增强分数（AEF）图和细胞外容积（ECV）图，并测量病灶和正常甲状腺组织的AEF及ECV值。采用Mann-Whitney U检验进行组间比较，采用ROC曲线对AEF及ECV的诊断效能进行评估，并对比较曲线下面积的差异。结果" 甲状腺乳头状癌病变的AEF及ECV值低于正常甲状腺组织的AEF及ECV值（UAEF=1311.00， PAEF=0.02; UECV=394.50， PECVlt;0.0001）。AEF、ECV及AEF联合ECV诊断PTC的曲线下面积分别为0.623、0.887及0.907，约登指数分别为0.271、0.661及0.678。AEF及ECV联合诊断PTC的模型为Y=-0.033×AEF-0.185×ECV+10.084（Ygt;0.697诊断PTC）。结论" 光谱CT定量参数AEF联合ECV对PTC的诊断具有较高价值，可以作为诊断PTC的影像学标志物。

关键词：光谱CT；甲状腺乳头状癌；动脉增强分数；细胞外容积；诊断

Diagnostic value of multi‑modality spectral CT imaging based on iodine maps in papillary thyroid carcinoma

LIU Jingyao1， FAN Wenping1， LIU Mengqi1， GE Wenhao1， YAO Hui2， LIU Mingbo3， CHEN Zhiye1

1Department of Radiology， 3Department of Otolaryngology Head and Neck Surgery， Hainan Hospital of PLA General Hospital， Sanya 572013， China; 2Philips Health Technology， Global CT Clinical Science， Suzhou 215127， China

Abstract： Objective To evaluate the diagnostic value of spectral CT with quantitative enhancement parameters in the papillary thyroid carcinoma （PTC）. Methods Fifty cases with PTC were retrospectively studied by analyzing spectrum base image at the Hainan Hospital of PLA General Hospital from May 2019 to January 2023， which would generate arterial enhancement fraction （AEF） and extracellular volume fraction （ECV） images. The AEF and ECV value were measured in the lesion and normal thyroid tissue on the same level. Mann-Whitney U test was used for the group comparison， and ROC curve was used to evaluate the diagnostic efficacy of AEF and ECV with Z test for the area under the curve. Results" The AEF and ECV value of PTC were significantly lower than that of normal thyroid tissue （UAEF=1311.00， PAEF=0.02; UECV=394.50， PECVlt;0.0001）. The area under the curve of AEF， ECV and AEF combined with ECV were 0.623， 0.887 and 0.907， and Youden index were 0.271， 0.661and 0.678， respectively. The diagnostic model for the AEF combined with ECV was Y=-0.033×AEF-0.185×ECV+10.084 （PTC was diagnosed when Ygt;0.697）. Conclusion The spectrum CT quantitative parameters AEF combined with ECV could have a relative higher diagnostic value for PTC， which could be considered as imaging biomarker for the diagnosis of PTC.

Keywords： spectral CT; papillary thyroid carcinoma; arterial enhancement fraction; extracellular volume; diagnosis

收稿日期：2023-11-03

基金项目：海南省重大科技专项（ZDKJ202005）

作者简介：刘静垚，住院医师，E-mail： 1415083841@qq.com；樊文萍，副主任医师， E-mail： 540132372@qq.com，刘静垚、樊文萍为共同第一作者

通信作者：陈志晔，博士，副主任医师，E-mail： yyqf@hotmail.com

甲状腺癌为内分泌系统常见的恶性肿瘤，其中以甲状腺乳头状癌（PTC）亚型最为常见［1］，占甲状腺恶性肿瘤的70%～80%［2］。PTC的恶性程度相对较低［3-4］，大部分患者早期无明显的临床症状，晚期可侵犯周围组织及邻近结构，出现声嘶、呼吸困难等症状，压迫交感神经可引起Horner综合征等一系列症状，严重影响患者的生活质量［5］。因此甲状腺乳头状癌的早期诊断，对其治疗方法的选择、预后及生活质量的提高等方面均有重要意义［6］。

超声检查因诊断准确率高、无创、经济，常作为首选检查方法，但超声检查具有一定的局限性，对甲状腺邻近结构的观察不全面，且受制于检查者的水平和操作手法［7-10］，有研究指出高年资医生对甲状腺结节良恶性鉴别明显优于低年资医师［11］，且二维超声存在较高的假阳性率及假阴性率［12］，因此对甲状腺乳头状癌的诊断，易存在误诊及漏诊的情况［13］。PTC早期易转移，尤其对伴颈部淋巴结肿大的患者，超声检查时易漏诊、误诊颈部淋巴结转移［14］。随着双层探测器的出现，光谱CT已推向临床，并广泛用于肿瘤的诊断（如食管癌、胸腺瘤、肺癌等肿瘤的诊断与鉴别诊断［15］）及评估（如肾脏占位［16］、淋巴结转移［17］等），目前光谱CT主要集中在采用虚拟平扫代替真实平扫评估甲状腺乳头状癌［18］，评估手段单一，缺乏多参数定量分析；目前大部分学者主要研究光谱CT参数主要包括不同时期碘浓度、有序原子序数、能谱曲线等参数评估甲状腺结节［19-21］，但各定量参数的最佳临界值以及其诊断效能尚未达到共识，且涵盖不同种类的甲状腺恶性肿瘤的能谱定量分析研究较少［3］。本研究旨在评估光谱CT定量增强参数动脉增强分数（AEF）和细胞外容积（ECV）在甲状腺乳头状癌中的诊断价值。

1" 资料与方法

1.1" 一般资料

选取中国人民解放军总医院海南医院于2019年5月～2023年1月内收治并手术病理诊断为甲状腺乳头状癌的患者59例，所有患者均接受双层探测器光谱CT平扫和双期增强检查。患者年龄23～69（43.6±25.4）岁，其中男性15例，女性44例。纳入标准：无CT增强检查禁忌证；术前行光谱CT检查，术后病理结果诊断甲状腺乳头状癌。排除标准：临床资料不全；图像伪影干扰严重。本研究为回顾性研究，已豁免伦理申请。

1.2" 仪器与方法

所有受试者行颈部光谱CT平扫+增强检查，采用光谱 CT（Philips IQon Spectral CT）扫描，扫描参数：管电压为120 kVp，管电流采用200 mAs，螺距1.172，转速0.75 s/r，128 排双层探测器采集数据。扫描方法：患者仰卧于检查床上，头先进体位，充分暴露颈部区域，先常规平扫，在25 s时行动脉期扫描，55 s时行静脉期扫描。根据受试者的体质量按照1.2 mL/kg一次性注射非离子型对比剂 （碘佛醇320 mg/mL），速度为3.0 mL/s，对比剂注射完成后立刻以相同的速度注射20 mL生理盐水。扫描完成后，获得常规图像和能谱基数据（SBI）。

1.3" 图像分析

所有SBI数据均传输至飞利浦星云能谱工作站（Intelli Space Portal V12.0），并由1位具有30年工作年限的副主任医师诊断和1位具有3年工作年限住院医师进行测量。测量步骤如下：将甲状腺动脉期、静脉期SBI数据导入Multiphase Analysis软件并生成AEF和ECV图；在肿瘤层面测量病变的AEF及ECV值，感兴趣区在肿瘤实质区域，范围为3～30 mm2，避开非肿瘤区、钙化区、囊性区、边缘区及伪影区，测量肿瘤区和正常甲状腺组织的AEF和ECV值（图1）。

1.4" 统计学分析

采用MedCalc V19.0.4对数据进行统计学分析。正态分布数据以均数±标准差表示，非正态分布数据采用中位数（最小值，最大值）表示。非正态分布数据的组间比较采用Mann-Whitney U检验。对AEF及ECV采用ROC曲线分析。对定量增强参数AEF及ECV进行逻辑回归分析（后退法），并对其预测值进行ROC曲线分析。以100%-特异性（%）为横坐标，以敏感度（%）为纵坐标绘制ROC曲线，计算ROC曲线下面积（AUC）以评估诊断效能，并截断值、敏感度、特异性及约登指数进行评估。以Plt;0.05为差异有统计学意义。

2" 结果

2.1" 光谱CT定量增强参数比较

甲状腺乳头状癌病变的AEF及ECV值低于正常甲状腺组织的AEF及ECV值（UAEF=1311.00，PAEF=0.02；UECV=394.50，PECVlt;0.0001，表1、图2）。

2.2" 光谱CT定量增强参数ROC曲线分析

AEF、ECV及AEF联合ECV诊断PTC的ROC曲线下面积分别为0.623、0.887、0.907，约登指数分别为0.271、0.661、0.678。AEF联合ECV诊断PTC的敏感度为71.19%，特异性为96.61%，截断值为gt;0.697（表2、图3）。AEF联合ECV诊断PTC的逻辑回归方程为Y=-0.033×AEF-0.185×ECV+10.084，Ygt;0.697诊断PTC。

3" 讨论

甲状腺癌是近年来癌症中发病率中增长最快的肿瘤，目前已成为女性高发恶性肿瘤之一［22］。对于甲状腺癌的诊断临床上很大程度上依赖于超声检查联合细针穿刺病理活检，但细针穿刺活检属于有创性检查［23］。有研究指出，细针穿刺抽吸活检诊断PTC的准确率为71.37%，且易受肿瘤的最大径、位置的影响，既而影响对PTC诊断的准确率［24］。而光谱CT主要借助对碘基图的定量分析，可无创对甲状腺结节的良恶性进行评估［25］，受肿瘤的大小、位置的影响较少。AEF及ECV是光谱CT基于碘基图的重要CT增强参数，本研究发现AEF及ECV对甲状腺乳头状癌具有较高的诊断价值，联合评估价值诊断效能更高，特异性达96.61%，敏感度71.19%，ROC曲线下面积达0.907；而彩色多普勒超声的特异性为85.0%～97.4%，敏感度为36.7%～61.0%［12］，其特异性和敏感度优于彩色多普勒超声，说明其具有较高的判别价值。因此，光谱CT对于甲状腺乳头状癌的诊断具有较高的临床价值，AEF及ECV可以作为诊断甲状腺乳头状癌的影像学标记物。

传统AEF的计算是基于CT值进行计算，AEF计算方法：AEF=（动脉期CT值-平扫期CT值）/（静脉期CT值-平扫期CT值）［26］。而本研究基于光谱碘基图的计算公式为AEF=动脉期碘浓度/静脉期碘浓度，可真实反应肿瘤病灶动脉期灌注与静脉期灌注的比值。本研究证实甲状腺乳头状癌的AEF显著低于正常甲状腺组织，与这一现象可能有关的病理学机制如下：分化程度不一的癌组织围绕纤维血管中心，呈现为乳头状排列［8］，压迫血管，进而导致灌注减低；甲状腺乳头状癌明显的纤维化表现［23］可使得病灶较正常甲状腺动脉期强化程度减低，进而导致灌注减低；甲状腺癌灶对周围组织（脉管、滤泡细胞等）浸润程度大于肿瘤新生血管的生成速度［3， 27-28］，因而相对正常甲状腺组织甲状腺乳头状癌灌注减低，属于少血供病变［29］，故癌灶AEF值较正常甲状腺值减低。

ECV反应了肿瘤内血管生长、基质纤维化程度及肿瘤微环境［30］，是血管内空间分数和细胞与血管之间的组织间隙体积分数之和，传统基于CT值的计算公式［31］为ECV=（1-Hct）×（ΔHu肿瘤/ΔHu血池）（ΔHu肿瘤及ΔHu血池分别为肿瘤实性部分及病灶所在层面平衡期CT值与平扫期CT值的差值）。而基于碘基图的计算公式为ECV=（1-Hct）×（T1t/T1b）（T1t及T1b分别为静脉期组织内及血液内的碘浓度值），因此本研究所用的ECV的计算方法更能准确反映肿瘤血管生成、纤维化程度及微环境的变化；微环境是肿瘤生长的“小环境”，其与肿瘤相处作用，可抑制或增强肿瘤的生长、侵袭；肿瘤微环境中异常表达间质细胞分泌的趋化因子IL-6诱导血管内皮生长因子的合成以及CXCR7经ERK1/2磷酸化，均促进微环境血管生成［32］；本研究发现乳头状癌的ECV值低于正常甲状腺组织，说明静脉期肿瘤组织对于碘的摄取要显著低于正常甲状腺组织，进一步反映了甲状腺乳头状癌肿瘤组织微环境的变化，可能的机制是：在甲状腺乳头状癌细胞在肿瘤微环境的相互作用下，肿瘤新生血管生成、细胞外基质重塑，细胞外间隙更大，从而引起ECV的变化；肿瘤新生血管常比较丰富，但新生血管欠成熟，这会使血流量、血容量以及血管通透性增加［33］，进而导致ECV的变化；因此，ECV可作为一项新的影像学指标来定量评估肿瘤微环境变化的病理改变。

AEF、ECV及AEF联合ECV诊断PTC的ROC曲线下面积分别为0.623、0.887及0.907， AEF联合ECV诊断PTC的敏感度为71.19%，特异性为96.61%，截断值为gt;0.697，二者联合诊断价值较高，因此，在临床实践中，将二者联合应用可显著提高甲状腺乳头状癌的诊断价值，将光谱CT常规应用与甲状腺肿瘤的诊断上，可实现快速、无创、准确对甲状腺乳头状癌的评估，可给予临床一些提示，同时可作为甲状腺乳头状癌的影像学诊断标志物。

尽管本研究创新地将AEF及ECV参数用于甲状腺乳头状癌的评估。但本研究仍存在不足之处：病例纳入数量较少，本研究只纳入59例患者，研究结果有一定局限性；本研究仅纳入了甲状腺乳头状癌，未来研究需要纳入更多的病例类型如甲状腺滤泡癌以及良性病变如甲状腺肿等，进一步探究AEF及ECV在不同亚型及病变中的鉴别诊断价值。

综上，基于碘基图的AEF及ECV可以简便获取，后处理方法简单，操作性和可行性强［34］，两者联合使用对甲状腺乳头状癌有较高诊断价值，可以作为甲状腺乳头状癌的影像学诊断标志物。

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（编辑：林" 萍）